人教版高中化学选修四第一章化学反应与能量.docx

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人教版高中化学选修四第一章化学反应与能量

高中化学学习材料

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第一章化学反应与能量

第一节化学反应与能量的变化

（一）典型例题

【例1】下列物质加入水中显著放热的是

A.固体NaOHB.生石灰

C.无水乙醇D.固体NH4NO3

【分析】物质溶解于水中的热效应属于了解的内容，也是最基本的感应化学现象的一个方面。

如NaOH、CaO、浓H2SO4溶于水都是典型的放热过程；NH4NO3溶于水是吸热的；C2H5OH、NaCl等溶于水热效应不明显。

【答案】AB

【例2】下列说法正确的是

A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应

B.放热的反应在常温下一定很容易发生

C.反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

D.吸热反应在一定的条件下也能发生

【分析】从能量变化的角度来认识化学反应，有助于加深对反应的全面理解。

化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。

反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。

放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。

反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。

【答案】CD

【例3】航天飞机用铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应，其方程式可表示为：

2NH4ClO4

N2↑＋4H2O＋Cl2↑＋2O2↑（放热），下列对此反应的叙述中错误的是（）

A.上述反应属于分解反应

B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行

C.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能

D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用

【分析】在2NH4ClO4

N2↑＋4H2O＋Cl2↑＋2O2↑（放热）中，高氯酸铵既是氧化剂又是还原剂。

【答案】D

【例4】下列说法中正确的是（）

A.物质发生化学反应都伴随着能量变化

B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化

C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同

D.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

【分析】任何化学反应都有能量变化，因此A、C选项正确；但有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化，因此B不正确；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同，但不一定反应物的总能量总是高于生成物的总能量。

【答案】AC

【例5】下列反应既属氧化还原反应,又属放热反应的是（）

A.铝片与稀盐酸的反应

B.Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应

C.灼热的碳与二氧化碳的反应

D.甲烷在氧气中的燃烧反应

【分析】A、C、D属氧化还原反应，B为复分解反应属非氧化还原反应，A、D属放热反应，而灼热碳与二氧化碳的反应需吸热。

【答案】AD

（二）基础练习

一、选择题

1．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。

吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。

该化学物质是（）

A氯化钠B固体硝酸铵C固体氢氧化钠D生石灰

2．下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是（）

①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境

③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量热量

A①②③B①②④C①③④D②③④

3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（）

A铝片与稀盐酸反应BBa（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应

C灼热的碳与CO2的反应D甲烷在氧气中的燃烧反应

4.下列说法正确的是

A.化学反应都伴随着能量的变化B.个别化学反应与能量变化无关

C.化学反应都要放出能量D.放热反应的发生无需任何条件

5.下列过程一定释放出能量的是

A.化合反应B.分解反应C.分子拆成原子D.原子组成分子

6.电解质电离要吸收热量。

分别用40克氢氧化钠和盐酸、醋酸完全反应，放出的热量

A.相等B.前者大于后者C.前者小于后者D.无法判断

7．1977年在印度洋东南部马德里斯的一个海湾里，一阵飓风过后，海面的巨浪上竟燃烧着熊熊大火。

海水会燃烧的原因是（）

A时速达280公里的飓风与海水发生剧烈摩擦，产生的巨大热能使水分子分解，引起氢气燃烧

B飓风使海水分子运动速度加快，产生的热能使海水中植物燃烧

C海面上漂浮的油层被氧化而燃烧

D以上叙述都正确

能源可分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。

氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可由自然界中大量存在的水来制取：

H2O

（1）==H2（g）+

O2（g）；1mol液态H2O完全分解成1molH2和0.5molO2时，所需吸收的热量为285.8kJ。

根据以上信息，回答第14~16题：

8．下列叙述正确的是（）

A.电能是二级能源B.水力是二级能源

C.天然气是一级能源D.焦炉气是一级能源

9．关于水制取二级能源，以下研究方向不正确的是（）。

A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，由此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源

B.设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解

C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量

D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢

二、填空题

10.如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么该反应是__________反应.如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，那么该反应是__________反应.C（s）+O2（g）

CO2（g）是__________反应，C（s）+CO2（g）

2CO（g）是__________反应.

　　11．把煤作为燃料可以通过下列两种途径：

　　途径I：

　　途径II：

先制水煤气：

再燃烧水煤气：

　　试回答下列问题：

（1）判断两种途径放热：

途径I放出的热量______________（填“大于”、“等于”、“小于”）途径II放出的热量。

（2）

的数学关系式是______________。

　　（3）由于制取水煤气反应里，反应物所具有的总能量______________生成物所具有的总能量，那么在化学反应时，反应物应需要______________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为______________。

　　（4）简述煤通过途径II作为燃料的意义。

　　_________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________。

三、计算题

　　12．

（1）据了解，我国正在兴建的三峡工程将提供的水力发电功率相当于3000万千瓦的火力发电站。

因此，三峡建设将有助于控制（）

　　A．温室效应B．白色污染

　　C．城市污水的任意排放D．长江中、下游的洪涝灾害

（2）已知1g炭粉（C）在氧气中完全燃烧放出热量32.8kJ（与1g原煤相当），若以火力发电，要达3000万千瓦的功率，每年至少需耗原煤多少万吨？

（每年按365天计，

）

（三）能力测试

1．铁粉和硫粉混合后，平铺在横放的试管中，加热试管的一端，反应能自行进行下去，生成硫化亚铁。

请写出方程式，并从反应热的角度解释这个反应。

（1）化学方程式;

（2）解释：

。

2．如图所示，把试管放入盛有250C时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。

试回答下列问题：

（1）实验中观察到的现象是

。

（2）产生上述现象的原因是

。

（3）写出有关反应的离子方程式

（4）由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量（填“大于”、“小于”或“等于”）镁片和盐酸的总能量。

第二节燃烧热能源

（一）典型例题

【例1】下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是

①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量热量

A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④

【分析】物质燃烧时都发生氧化反应，并不是乙醇作为燃料的优点。

【答案】D

【例2】下列说法不正确的是（）

A.天然气是气体,它不属于化石燃料

B.反应物的总能量就是反应物的总热量

C.化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体

D.煤转化为煤气后燃烧，可以提高燃烧效率

【分析】煤、石油、天然气等都是由古代动植物遗体埋于地下深处，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化亿万年才形成的非再生能源，它们都是化石燃料，所以A错。

反应物的总能量是无法测得其绝对值的，只有变化过程中才会有相对的增加或减少，而热量就是指在变化过程中能量的相对改变量，所以B错。

化石燃料的主要组成元素是C和H，另外也有少量N、S等，所以在燃烧过程中除了主要生成CO和H2O外，还有一定量的含污染环境的CO、SO2、NO，等有害气体，所以C正确。

煤经过液化或气化后，增大了与空气的接触面积，可以充分燃烧，提高燃烧效率。

所以D正确。

【答案】AB

【例3】下列措施中不能提高固体燃料利用率的是（）

A．粉碎固体燃烧，增大反应接触面积

B．鼓入足量空气，使燃料与氧气充分接触

C．使煤洁净（气化和液化），减少污染物的排放

D．鼓入大量空气（远远过量），使燃料完全燃烧

【分析】提高固体燃料利用率，通常可以通过增大反应接触面积或增大空气量来实现。

空气远远过量，会带去部分热量，不利于燃料的充分利用。

【答案】D

【例4】已知在25℃，101kPa下，1gC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出48.40kJ热量。

表示辛烷燃烧热的热化学方程式正确的是（）

A.C8H18（l）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（g）；ΔH=-48.40kJ/mol

B.C8H18（l）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；ΔH=-5518kJ/mol

C.C8H18（l）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；ΔH=+5518kJ/mol

D.2C8H18（l）+45O2（g）=16CO2（g）+18H2O（l）；ΔH=-11036kJ/mol

【分析】本题考查对“燃烧热”定义的理解程度。

“燃烧热”是指在25℃，101kPa下，1mol物质（辛烷）完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

A选项中放热计算错误；C选项中ΔH>0，表示反应吸热，不符合事实；D选项可以表示辛烷燃烧的热化学方程式，但不是表示辛烷燃烧热的式子。

【答案】B

【例5】热化学方程式：

S（g）+O2（g）=SO2（g）；△H=-297.23kJ/mol，分析下列说法中正确的是（）

A.S（g）+O2（g）=SO2（l）；|△H|>297.23kJ/mol

B.S（g）+O2（g）=SO2（l）；|△H|<297.23kJ/mol

C.1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和

D.1molSO2的键能总和小于1molS和1molO2键能之和

【分析】本题考查学生对“反应热”的理解程度。

题干可解读为：

1mol硫蒸气和1mol氧气反应生成1mol二氧化硫气体，放出297.3kJ的热量。

显然若生成液态SO2时，放出的热大于297.23kJ，因此|△H|>297.23kJ/mol，A选项正确；因为反应热ΔH=E（反应物的键能总和）-E（生成物的键能总和）<0，则说明1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和，C选项正确。

【答案】AC

（二）基础练习

一、选择题

1．我国城市环境中的大气污染物主要是（）

A.CO、Cl2、HCl、酸雨B.SO2、NO2、CO、烟尘

C.NH3、CO、CO2、雾D.HCl、SO2、N2、粉尘

2．燃料充分燃烧的条件是（）

A.有足够多的空气B.有氧气参加

C.达到着火点D.与空气有足够大的接触面

3．目前世界上最重要的气体矿物燃料是（）

A.石油B.煤气C.水煤气D.天然气

4．下列说法正确的是（）

A.化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化

B.煤和石油经过亿万年才能形成的，那么亿万年后地球还会形成煤、石油，因此，二者属于可再生能源

C.要使燃料燃烧只需要大量的氧气

D.汽车排出大量尾气中含有一定量的CO和NO会污染大气

5．下列说法正确的是（）

A.氧化还原反应一定是放热反应

B.有氧气参加的反应一定是放热反应

C.煤燃烧时需要点燃，所以煤燃烧的反应是吸热反应

D.二氧化碳与碳反应生成一氧化碳的反应是吸热反应

6．下列说法中正确的是（）

A.物质发生化学反应都伴随着能量变化

B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化

C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同

D.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

7．已知化学反应2C（s）+O2（g）

2CO（g）

2CO（g）+O2（g）

2CO2（g）都是放热反应，据此判断，下列说法中不正确的是（）

A.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量.

B.56gCO和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量.

C.12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量

D.将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多

8．在相同温度下，下列两个反应放出的热量分别用Q1和Q2表示：

2H2（气）+O2（气）＝2H2O（气）+Q1

2H2（气）+O2（气）＝2H2O（液）+O2

则Q1与O2的关系为（）

A.Q1Q2C.Q1＝Q2D.2Q1＝Q2

9．下列物质的变化过程，属于吸热变化的是（）

A.浓H2SO4溶于水B.NaOH溶于水

C.CH4（甲烷）燃烧D.干冰（CO2晶体）气化

10．目前，人们能够直接利用的主要能源是（）

A.煤石油天然气B.太能阳

C.氢能D.原子能核能

11．镁条与盐酸反应属于（）

A.吸热反应B.氧化还原反应

C.放热反应D.非氧化还原反应

12．若测得盐酸和氢氧化钠溶液反生成18g水时放出的热量为Q，则下列各反应在溶液中生成18g水时，放出的热量也为Q的是（）

①醋酸和氢氧化钠溶液；

②氨水和盐酸；

③氢氧化钾溶液和硝酸

A.①②③B.①③C.②③D.③

13．下列说法中不正确的是（）

A.电解水生成氢气和氧气时，电能转变成化学能

B.煤燃烧时化学能转变成热能

C.绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能

D.白炽灯工作时全部转变成光能

14．有如下两个反应：

①2HCl

H2+Cl2

②2HCl

H2↑+Cl2↑

关于这两个反应的叙述中错误的是（）

A.①②两反应都是氧化还原反应

B.①②两反应中的能量转换方式都是热能转变为化学能

C.②反应是热能转变为化学能

D.①反应是热能转变为化学能

15．酸雨的形成主要是由于（）

A.空气中的SO2主要来自化石燃料和某些工业废气

B.人类盲目发展经济破坏了生态环境

C.大量使用汽车，汽车排放大量尾气所致

D.由于臭氧被破坏所致

16．煤、石油、天然气是（）

A.化石燃料B.非再生能源

C.再生能源D.天然燃料

二、填空题

17.日常生活和工业生产所需能量的主要来源为，特别是燃料所产生的能量。

18.造成环境污染的二氧化硫，主要是由于燃烧产生的。

空气中的二氧化硫部分被氧化成，并形成酸雾，随雨水降到地面形成，会使土壤而伤害农作物。

19．煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径，目前不少城市将焦炭在高温下与水蒸气反应制得水煤气，写出该反应的化学方程式。

说明固体煤经处理变为气体燃料使用的优点是。

20．14gFe在Cl2中完全燃烧生成FeCl3固体时，放出101.3KJ热量，写出该反应的热化学方程式。

21．

（1）石油液化气的主要成分是

，其燃烧的反应方程式为：

，管道煤气的主要成分是CO燃烧反应的方程式为：

。

煤气灶是由灶体、进气管、进风管、电子开关等部件组成。

目前管道煤气的用户迅速增加。

根据以上反应分析，一户使用石油液化气的用户，在使用管道煤气后，重新购置的灶具与原来的灶具相比构造上的最大区别是；原因是；

（2）面对石油、煤资源日趋减少的情况，人们正在积极开发新能源。

你认为21世纪来源广泛、燃烧放热多、无污染的燃料的最佳制取方法是

三、计算题

22．甲化合物含纳27.0%，含氧56.5%，含氮16.5%，加热后转化为乙化合物，它含钠33.3%，含氧46.4%，含氮20.3%，问甲和乙化合物的化学式是什么？

甲和乙哪种化合物更稳定。

23．已知石墨和金刚石燃烧化学方程式如下：

C（石墨S）+O2（g）=CO2（g）

C（金刚石S）+O2（g）=CO2（g）

质量分别为12g的石墨、金刚石在某一相同条件下燃烧时各自放出的热量为393.8kJ、395.2kJ，问：

对于单质来说，稳定的单质是石墨还是金刚石？

简述理由。

（三）能力测试

1．3.1克H2燃烧时放出热量约为134kJ，而每千克汽油燃烧时约放热4600kJ，H2被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源。

试述H2作为能源的三个主要优点：

（1）_______________；

（2）_______________；（3）_______________。

点燃

2.汽油不充分燃烧的化学方程式可简单表示为：

2C8H18（l）+23O2（g）12CO2（g）+4CO（g）+18H2O（l）。

人体吸进CO后，CO与人体血红蛋白结合可引起人中毒。

如果每辆汽车满负荷行驶，每天约有22.8g汽油不充分燃烧，现有某50万人口的城市，若平均每10人拥有一辆汽车。

计算这些汽车满负荷行驶时，每天可产生多少千克的一氧化碳？

第三节化学反应热的计算

（一）典型例题

【例1】0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5KJ的热量，又知：

H2O（l）==H2O（g）；△H=+44kJ/mol，下列热化学方程式，正确的是（）

A．1/3B2H6（g）+O2（g）==1/3B2O3（s）+H2O（g）；△H=-677.7kJ/mol

B．B2H6（g）+3O2（g）==B2O3（s）+3H2O（g）；△H=-2165kJ/mol

C．B2H6（g）+3O2（g）==B2O3（s）+3H2O（g）；△H=-2033kJ/mol

D．B2H6（g）+3O2（g）==B2O3（s）+3H2O（l）；△H=-2033kJ/mol

【分析】本题考查热化学方程式的书写及判断能力。

需要注意的是题干中所给的生成物的聚集状态：

水为液态，三氧化二硼为固态。

若写成水为气态，则需考虑水汽化时的吸热。

【答案】AC

【例2】完全燃烧一定质量的无水乙醇，放出的热量为Q，为完全吸收生成的CO2，并使之生成正盐，消耗掉0.8mol／LNaOH溶液500mL，则燃烧1mol酒精放出的热量是（）

（A）0.2Q（B）0.1Q（C）5Q（D）10Q

【分析】这是一题有关燃烧热计算的问题，本题采用逆向思维法，先推导出生成的CO2的物质的量为0.2mol，此时有0.1mol的乙醇完全燃烧；由此易知，1mol酒精完全燃烧放热为10Q。

【答案】D

【例3】在相同条件下，下列物质分别与H2反应，当消耗等物质的量的H2时放出热量最多的是（）

A.Cl2B.Br2C.I2D.S

【分析】此题考查了元素的非金属性与反应放出能量大小的关系。

元素的非金属性越强，越易与H2化合，生成的氢化物也越稳定，放出的能量也越多。

【答案】A

【例4】在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：

2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）；ΔH=-566kJ·mol-1

CH4（g）+2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=-890kJ·mol-1

由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（）

A.2912kJB.2953kJC.3236kJD.3867kJ

【分析】根据热化学方程式，1molCO完全燃烧释放热量283kJ，3molCH4完全燃烧释放热量2670kJ，共释放热量2953kJ。

【答案】B

【例5】已知胆矾溶于水使溶液温度降低，室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液释放出热量为Q1kJ，又知胆矾分解的化学方程式为：

CuSO4·5H2O

CuSO4（固）+5H2O–Q2kJ，则Q1、Q2的关系为（）

A.Q1Q2C.Q1=Q2D.无法确定

【分析】本题实质考查了盖斯定律的应用能力。

分析题意，得到如下关系：

CuSO4（s）

根据盖斯定律，得关系式：

ΔH=ΔH2+ΔH1>0，即有（+Q2）+（-Q1）>0，即Q1

【答案】A

【例6】在烃分子中去掉两个氢原子形成一个双键是吸热反应，大约需要117kJ/mol~125kJ/mol的热量，但1，3—环己二烯失去2个氢原子变成苯是放热反应，ΔH=-23.4kJ/mol，以上事实表明（）

A.1,3—环己二烯加氢是吸热反应B.苯加氢生成环己烷是吸热反应

C.1,3—环己二烯比苯稳定D.苯比1,3—环己二烯稳定

【分析】1,3—环己二烯脱氢是放热反应；说明苯的能量低于1,3—环己二烯，由能量越低越稳定知，苯比1,3—环己二烯稳定。

A应为放热反应，B因题示为给出苯与环己烷间的能量高低关系，无法确定。

【答案】D

（二）基础练习

一、选择题

1．一种“即食即热型快餐”适合外出旅行时使用。

其内层是用铝箔包裹的、并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两种化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最合适的选择是（）

A．浓硫酸与水B．生石灰与水C．熟石灰与水D．氯化钠与水

2．下列措施中不能提高固体燃料利用率的是（）

A．粉碎固体燃烧，增大反应接触面积

B．鼓入足量空气，使燃料与氧气充分接触

C．使煤洁净（气化和液化），减少污染物的排放

D．鼓入大量空气（远远过量），使燃料完全燃烧

3．已知在25℃，101kPa下，1gC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出48.40kJ热量。

表示辛烷燃烧热的热化学方程式正确的是（）

A.C8H18（l）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（g）；ΔH=-48.40kJ/mol

B.C8H18（l）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；ΔH=-5518kJ/mol

C.C8H18（l）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；ΔH=+5518kJ/mol

D.2C8H18（l）+45O2（g）=16CO2（g）+18H2O（l）；ΔH=-11036kJ/mol

4．强酸和强碱的稀溶液的中和热可表示为：

H+（aq）+OH-（aq）＝H2O

（1）△H=-57.3kJ／mol